基于旗芯微FC4150系列的DMA详解

标签：DMA 源地址 CFG 地址 旗芯微 FC4150 循环 通道

1.概述

DMA的中文名称是直接内存访问，它不需要CPU的参与，实现数据传输的技术（但是也会占用总线带宽，所以有时候使用DMA虽然会降低CPU负载，但提高访问数据速度并不高）。

1.1 旗芯微FC4150系列芯片DMA特征

·所有数据的传输都是从源地址写入到目标地址，源地址和目标地址以及传输大小都是可编程的

·支持不同地址模式并且支持源地址和目标地址不对齐模块

·通过配置传输配置模块（CFG）实现两层嵌套传输操作，通过定义 inner loop count来设置内部数据传输循环的次数，通过定义 outer loop count来设置外部数据传输循环的次数

·32字节的传输配置模块（CFG）存储在DMA外设的内部内存中为DMA的每个通道服务（即每个DMA通道具有32字节的CFG配置）

·支持三种方式激活DMA的通道

 直接通过软件初始化

 通过连续转换中的通道连接机制进行初始化

 每个通道一个外设请求的硬件机制

·支持通道固定优先级和通道轮询仲裁

·支持可编程的中断请求报告通道完成情况

每个通道都可以独立产生中断，可以在主循环计数完成（或者达到一半主循环完成次数）时产生断言

每个通道的可编程错误结果，被逻辑地加在一起形成一个中断控制器的错误中断

·支持前四个通道的周期性触发方式

·支持多达61个外设卡槽和两个常用卡槽路由到16个DMA通道上通过DMAMUX

·支持DMA ECC功能

1.2 总结

直接存储器访问(DMA)控制器模块，作为一个高度可编程的数据传输引擎，有能力执行复杂的数据传输，从主机处理器的干预最小。它可以灵活地传输数据。主要硬件微控制器构包括三个部分:

·一个DMA引擎，进行源地址和目的地址的计算，并进行从源地址到目的地址的数据移动。

·本地存储器包含16个通道中的每个通道的传输配置。在访问本地内存之前必须初始化。内存的取值范围从CFG_SADDRn到CFG_BLC_CHTRGENYESn (N: 0 ~ 15)。

·直接内存访问多路复用器(DMAMUX)将DMA源路由到16个DMA通道中的任何一个。

2.功能介绍

2.1 DMA初始化

1）通过配置CR寄存器来得到想要的配置

                                                                        图1

寄存器解读：

ACTIVE:   DMA激活状态位：0：DMA处于空闲状态  1：DMA处于激活状态，有通道在执行任务

CX: 取消传输位： 0：正常操作，不取消   1：取消正在传输的DMA,内部循环传输被强制终止，该bit位在取消执行完成后自动清除，取消的作用就像通道正常完成内部转换后一样

ECX: 取消传输产生错误状态位： 0：正常操作，不取消   1：和CX的区别是该位被置起后会产生错误状态更新到错误状态寄存器里面，如果使能了对应的中断会产生错误中断

EILM：使能内部循环映射： 0：失能内部循环映射，这会导致 DMA_CFG_NBYTES_MLNOn被定义为一个32bits的NBYTES表格，如下图2所示                             1：使能内部循环映射，这会使得DMA_CFG_NBYTES_MLOFFYESn被重新定义为一个包含独立使能,offset,以及 NBYTES的表格，如图3所示，细心的朋友会发现这两个表格寄存器的地址是重复的，偏移地址都是0x1008h,所以EILM是否使能决定了你应用哪个表格

                                                                    图2

                                                                    图3

CTM: 连续触发模式 ：0：失能连续触发模式，触发信号会进入通道仲裁来选择哪个通道工作

                                    1：使能连续触发模式，当一个inner loop完成的时候，这时候不会再使用通道仲裁来选择通道，会直接触发通道本身

HALT:                          0: 正常工作模式                 1：停止一切新的通道开启，会让上一个通道数据传输完成，手动清0会再次恢复正常工作

HOE： 0：正常工作模式      1：使能这个位的时候任何产生的错误都会让HALT置位

ERCA: 0: 使用固定通道优先级来仲裁通道    1：使用轮询仲裁来选择通道

DBGS: 0：在debug模式的时候DMA保持工作  1：在debug模式的时候会停止新的通道服务，之前的通道会继续执行完成，离开调试模式或者手动清除该bit位会恢复 

2）配置DCHPRIn寄存器来配置通道的固定优先级

                                                                         图4

如图4所示，每个通道（16个通道）都有对应的寄存器设置固定优先级，优先级最大可以设置到16，数值越高，优先级越大

3）配置EEI寄存器可选通道的使能错误中断

                                                                               图5

4）配置32字节的CFG寄存器来确定通道请求的服务

                                                                 图6

5）配置ERQ寄存器来选择通道是否由硬件触发

                                                                           图7

6）开始通道服务通过配置CFG_CSRn[START]或者硬件请求信号生成

2.2 流程框图

通道根据配置的CR[ERCA]bit位确定通道仲裁是固定通道优先级还是轮询仲裁来选择通道。DMA引擎读取整个CFG到所选通道的内部地址路径模块中。在内部总线上作为CFG初始化第一次传输，除非检测到通道配置错误。从源(由CFG_SADDRn定义)到目标(由CFG_DADDRn定义)的传输一直持续到传输CFG_NBYTESn定义的字节数为止。
传输完成后，DMA引擎的本地CFG_SADDRn、CFG_DADDRn和CFG_CLCn被写回主CFG内存并且内部循环通道触发中断（如果启用）。如果外部循环完成，则执行进一步的后处理，如外部循环通道触发中断(如果启用)。
下图解释了DMA请求在没有CPU干预的情况下启用一个内部循环传输的过程。DMA仲裁在每个内部循环之后发生，并且可以抢占内部循环。开始循环计数(BLC)设置外部循环中内部循环的数量。

                                                                     图8

DMA传输可以分为一个主循环，多个次循环，每个DMA REQUEST完成一个副循环，当CITER计数为0，意味着主循环完成，触发相应的完成中断。

                                                                       图9

2.2 相关操作

2.2.1 单次请求

    .pSrcBuffer            = g_strSrc,
    .pDestBuffer           = g_strDest,
    .u32BlockSize          = 12,
    .u16BlockCount         = 1U,
    .u8ChannelPriority     = 0U,
    .eSrcDataSize          = DMA_TRANSFER_SIZE_1B,
    .eDestDataSize         = DMA_TRANSFER_SIZE_1B,
    .eSrcIncMode           = DMA_INCREMENT_DATA_SIZE,
    .eDestIncMode          = DMA_INCREMENT_DATA_SIZE,
    .bSrcBlockOffsetEn     = false,
    .bDestBlockOffsetEn    = false,
    .s32BlockOffset        = 0,
    .bSrcAddrLoopbackEn    = true,
    .bDestAddrLoopbackEn   = true,
    .bAutoStop             = true,
    .bSrcCircularBufferEn  = false,
    .u32SrcCircBufferSize  = 0U,
    .bDestCircularBufferEn = false,
    .u32DestCircBufferSize = 0U,
    .eTriggerSrc           = DMA_REQ_DISABLED

 参数解读：

.pSrcBuffer ：源地址

.pDestBuffer： 目标地址

.u32BlockSize： innerloop搬运的字节数

u16BlockCount： outloop的次数

u8ChannelPriority： 设置通道的固定优先级

eSrcDataSize：源地址每次搬运后偏移的字节数

eDestDataSize：目标地址每次写入后偏移的字节数

eSrcIncMode：源地址搬运后是否偏移

eDestIncMode： 目标地址写入后是否偏移

bSrcBlockOffsetEn：一次innnerloop循环后是否设置源地址字节偏移

bDestBlockOffsetEn： 一次innnerloop循环后是否设置目标地址字节偏移

s32BlockOffset：一次innerloop循环后源地址和目标地址偏移的字节数

bSrcAddrLoopbackEn： 最后一次innerloop循环之后源地址是否偏移到最初地址

bDestAddrLoopbackEn：最后一次innerloop循环之后目标地址是否偏移到最初地址

bAutoStop： 是否使能自动停止，使能之后u16BlockCount执行完毕之后不再触发DMA，不使能的话u16BlockCount执行完毕之后还会继续触发DMA

bSrcCircularBufferEn：是否使能源地址buffer数据循环搬运（和bSrcAddrLoopbackEn的区别是这个可以设置任意大小，需要是2的幂次方的大小）

u32SrcCircBufferSize：源地址buffer数据循环的大小

bDestCircularBufferEn：是否使能目标地址buffer数据循环搬运（和bDestAddrLoopbackEn的区别是这个可以设置任意大小，需要是2的幂次方的大小）

u32DestCircBufferSize： 目标地址buffer数据循环的大小

执行过程：

设置的是一次外部循环，传输的数据量是12字节，源地址和目标地址偏移都是1字节的大小，所以只有一次DMA的请求，内部循环迭代12次，步长是一字节，迭代12次后内部循环结束，因为没有使能bSrcBlockOffsetEn，所以内部循环结束后字节没有偏移，使能了bSrcAddrLoopbackEn，所以外部循环传输结束后当前地址回到最初的地址

2.2.1 多次请求

    .pSrcBuffer            = g_strSrc,
    .pDestBuffer           = g_strDest,
    .u32BlockSize          = 12,
    .u16BlockCount         = 3U,
    .u8ChannelPriority     = 0U,
    .eSrcDataSize          = DMA_TRANSFER_SIZE_1B,
    .eDestDataSize         = DMA_TRANSFER_SIZE_1B,
    .eSrcIncMode           = DMA_INCREMENT_DATA_SIZE,
    .eDestIncMode          = DMA_INCREMENT_DATA_SIZE,
    .bSrcBlockOffsetEn     = false,
    .bDestBlockOffsetEn    = false,
    .s32BlockOffset        = 0,
    .bSrcAddrLoopbackEn    = true,
    .bDestAddrLoopbackEn   = false,
    .bAutoStop             = true,
    .bSrcCircularBufferEn  = false,
    .u32SrcCircBufferSize  = 0U,
    .bDestCircularBufferEn = true,
    .u32DestCircBufferSize = 25,
    .eTriggerSrc           = DMA_REQ_DISABLED

执行过程：

设置的是三次外部循环，第一次内部循环迭代12次，内部循环结束后源地址和目标地址都没有字节偏移，依次内推第二次内部循环也迭代12次，内部循环结束后源地址和目标地址都没有字节偏移，第三次内部循环的时候，由于设置了bDestCircularBufferEn，所以目标地址写完第25字节后从首地址重新写入，第三次内部循环结束后，由于使能了bSrcAddrLoopbackEn，所以源地址回到最初的地址；

标签：DMA,源地址,CFG,地址,旗芯微,FC4150,循环,通道
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